夏塞银多金属矿构造原生晕特征及找矿

胡夕鹏，侯本俊，李泳泉，廖 勋，李成杰，王国红，徐禹青

（1.四川省地质矿产勘查开发局403地质队，四川 峨眉 614200；2.中国地质大学，北京 100083；3.夏塞银业有限责任公司，成都 610091）

2012年四川夏塞银业有限责任公司委托中国地质大学（北京）在夏塞矿区开展构造原生晕专项研究，四川地质矿产勘查开发局403地质队协作，主要工作内容确定浓度分带(外、中、内带)标准，单一期次成矿形成原生晕发育特点，原生晕轴（垂）向分带：确定前缘晕、近矿晕、尾晕的特征指示元素；原生晕的轴向分带序列，地球化学参数计算及其轴向变化规律；提出深部盲矿预测标志。

1 矿床地质特征

夏塞银多金属矿区出露地层为上三叠统图姆沟组第一段，岩性为长石石英砂岩、凝灰质长石石英砂岩间夹绢云板岩、钙质板岩等。矿区断裂构造十分发育, 主要存在 NNW、NW 向断裂, 均属于成矿前构造。从规模和对矿区构造格局的影响看，NW向展布的F9属于区域性杂马岗—毛垭坝断裂带的主断裂之一，它切割、归并、包容了多条NNW向赋矿断裂， 在矿区形成压扭性“入”字型构造，是主要的导矿构造。NNW向逆冲断裂最为发育，其中规模较大的有F1、F2、F10、F11、F14 等断裂，近于平行展布，是矿区最早生成的断裂构造，是主要的储矿和导矿构造。NE向断裂在区内不十分发育，规模较小，多表现为右型平移断裂特征，断裂面平直，主要向南陡倾，该组断裂中充填有块状矿。此外，矿区内岩石劈理和节理发育，经统计，劈理主要有NNW、NW、NE 向三组，以NNW 向一组最为发育，形成时间较早，常被石英、方解石充填。主含矿断裂带中含—脉状矿体。

区南西2km处（图1）有的昌多阔—哈嘎拉构造岩浆岩带中段的绒依措似斑状黑云母二长花岗岩，NW 向展布，面积122km2，40Ar/39Ar年龄为75.2Ma（Qu et al. , 2002），属燕山晚期，与夏塞银多金属矿床成因密切相关。岩体矿物组成主要为：钾长石 35%、斜长石（中—更长石）33%、石英36%、黑云母4%，副矿物有磷灰石、锆石、榍石、钛铁矿、毒砂、锡石、方铅矿等。岩石的化学成分均一，其中 w （SiO2）71.56%～78.88%, 全碱含量w（K2O+Na2O）为7.40%～9.75%，w（K2O）/w（Na2O）比值为1.44，w(Al2O3) /w（CaO+K2O+Na2O）为1.06。与华南地区花岗岩相比，绒依措花岗岩属高酸度富碱花岗岩。绒依措岩体的ΣREE 在 147.33×10-6～322.5×10-6之间，平均值为 272.28×10-6，Σ Ce/ ΣY值为0.71～4.88，ΣEu为0.06～0.38，强烈亏损，稀土配分曲线呈略显右倾的V字形。岩浆分异指数DI=91.48～95.47，表明形成该岩体的岩浆分异程度高，利于有用组分富集。

图1 原生晕理想模型

2 构造原生晕研究的基本原理

根据矿床原生晕的基本理论：Hg、Sb和As 等低温元素远离矿体200～300m以上，构成矿体前晕；Cu、Pb、Ag、Au、Zn等中温元素主要聚集于矿体的中部或中上部构成中晕；Co、Ni、Cr等中—高温元素聚集于矿体的中下部，构成矿体尾晕（图1）。

根据上述原理，可测定控矿构造的原生晕进行找矿。根据不同的找矿目的，可以沿控矿断裂构造的走向或倾向采集样品的；还可以在蚀变带断面上采集，以判断是否为矿化蚀变。采集物主要是裂隙充填物，可以是硅化细脉、褐铁矿化物质、岩脉和断层泥等能够反映断裂带热液活动的信息。许多研究和矿床勘查实践证明，对矿床构造原生晕的垂直分带研究，是寻找隐伏矿床和盲矿体的一种有效的方法。

3 构造原生晕研究内容及方法

研究的内容主要包括：①矿床形成的地球化学背景：研究区的地层、岩浆岩背景，为确定异常下限和浓度分带提供依据；研究矿床的元素组合特征及其相关关系，指示元素在矿物中的分配：及有关指示元素的独立矿物、富集矿物和载体矿物等。②原生晕特征：确定浓度分带(外、中、内带)标准，单一期次成矿形成原生晕发育特点，原生晕轴（垂）向分带：确定前缘晕、近矿晕、尾晕的特征指示元素；原生晕的轴向分带序列，地球化学参数计算及其轴向变化规律。③叠加晕叠加结构识别：不同期次形成矿体--晕在空间上的叠加结构识别与分析；建立盲矿预测的构造叠加晕模式，总结出盲矿预测的最佳指示元素组合(少而精)，各元素的指示意义，前缘晕、近矿晕及尾晕特征指示元素组合；确定深部盲矿预测标志。构造原生晕研究方法为：

1）平均背景值计算：，随机采集地表或离矿体较远的区域的样品，分析其中的 Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg、Cd、Be、B、Sn、Ag、Mo、Au、Y、Co、Cr、Sr、Se、Ba、Yb、V、Zr、Mn、Ti、Nb、La、Ni、W、Ga等30种元素，剔除高值，求平均值后，作为元素的平均背景值，用于原生晕的分带研究。

2）线金属量计算：通过系统采集不同中段的样品，分析其中的元素含量。一定截面(中段)上原生晕的线金属量可用下式计算：

mi-取样区间长度，Ci-样品中元素含量，¯C-该元素平均背景值。考虑到数据不为负线金属量，故要进行数据正数变换，方法是将有负线金属量的元素的线金属量同时加上绝对值最大的负数的相反数。

3）线金属量标准化：在所研究的截面上找出各元素线金属量的最大值，再从各元素最大值中选出最大值，将其余元素乘以 10n（n=0，1，2，），使其与各元素最大值中的最大值处于同一数量级，其最大的倍数称为标准化系数，将所有线金属量原始数据乘以标准化系数即可得标准化数据，进而计算分带指数。

4）分带指数计算：某元素分带指数是指标准化后的某元素的线金属量与所在截面标准化后的各元素线金属量和的比值，即

分带指数最大值所在截面的位置，就是该元素在垂直分带中的位置。

5）变化系数(G)和变化指数梯度差（△G）：当同一水平截面同时出现两个以上元素分带指数最大值时，其在分带序列中的确切位置可用分带指数的变化系数（G）及变化指数梯度差（ΔG）来进一步确定。其中当两个以上元素的分带指数最大值同时位于剖面的最上截面或最下截面时，用变化指数G 来进一步确定它们的相对位置；当位于中部截面时，用变化指数梯度差ΔG 来确定相对位置：

式中：Di为某元素在i截面上的水平分带指数值，Dmax为某元素的分带指数最大值，n为水平截面个数（不包括分带指数最大值所在的截面）。用变化指数确定相对位置时，当分带指数最大值同时位于剖面最上截面的话，G大的排在相对较高位置，G小的排在相对较低位置；当分带指数最大值同时位于剖面最下截面的话，排列顺序与上述相反。用变化指数梯度差确定相对位置时，若ΔG为G上-G下，则ΔG 越大的元素，越应排在分带序列较低的位置。

4 夏塞银多金属矿构造原生晕特征

夏塞银多金属矿主要生产中段分布于F1、F2断裂带，坑道施工多集中于此。

4.1 1号矿体构造原生晕

对1号矿体所属的4800、4755、4695、4645、K5、K81、K74、4335、K1等九个中段，沿构造裂隙共采集了158个原生晕样品，测试了30种元素的含量，对在关数据进行了相关分析、聚类分析、因子分析，进行了原生晕轴向分带序列、地球化学参数及分带评价值的计算，构建了 1号矿体构造叠加晕理想模型，其有关特征是：。

1）相关分析结果表明，与主成矿元素均成显著正相关的元素为Cu、As、Sb、Bi、Hg、Cd、B、Sn、Au、Mn；聚类分析结果显示，在较高的相似性水平上Pb、Ag、Hg、Cu、Sb、Zn、Cd被归为一类；因子分析结果中，方差贡献率最大的F1因子为Cu、Pb、Zn、Sb、Hg、Cd、B、Sn、Ag、(As)，数理统计分析结果整体上表明，这些元素与成矿作用关系密切。

2）利用格里戈良分带指数计算法，得到1号矿体30种元素轴向分带序列（从上至下）：

Hg-Pb-Bi-Be-Sn-Cd-Zn-Nb-La-Ga-Ti-Yb-Ag-Cu-As-W-Zr-Sr-Au-Sb-Mo-Y-Ba-Cr-V-Co-B-Ni-Se-Mn，分带序列排列比较混乱复杂，与前人总结的正常分带序列有所差异，表明了成矿的复杂性。Sr、Ba等前缘晕元素出现在分带序列中下部，尾晕元素位于上部，即出现“反分带”现象，暗示了深部成矿的可能性。

3）单矿体的成矿前缘晕指示元素为Hg、Ba、B、Sr，近矿晕指示元素为Pb、Zn、Cd、Ag、Cu、Sb、As，矿体下部及尾晕指示元素为Bi、Sn、W、Au、Mo、V、Co、Ni等元素。与传统意义上Sb、As作为前缘晕元素出现有所不同，由于这两种元素赋存矿物与其他地方有所不同以及与近矿元素较高的相关性，认为其更重近矿性质，但也不排除作为低温热液前缘晕元素的可能性。

图2 夏塞银铅锌矿床1号矿体原生晕叠加理想模式图

4）地球化学参数的计算过程中采用了几何平均值和衬度系数来缓解高值存在带来的影响以及元素含量数量级上的差异，以体现更真实的元素富集程度。整体上，与成矿有关的元素衬度值线型变化基本上都呈现出较大的波动，由减小到增大或由增大到减小的趋势交替出现。主成矿元素Ag、Pb、Zn的衬度系数值变化规律基本一致，其他近矿晕元素Cd、Sb、As、Cu的变化趋势与主成矿元素相似。前缘晕元素整体上在上部中段变化复杂，在下部中段有增强的趋势。尾晕元素则变化复杂，各不相同。其他与成矿关系不大的元素则变化趋势微弱。

5）根据单一期次成矿作用划分的前缘晕元素和尾晕元素，计算了 Hg/Bi、Sr/V、B/Mo、Hg/Ni、Sr*B/(Mo*V)、Ba*Sr/(Mo*Co)、Hg*B/(Ni*Co)、Hg*Ba*B/(Mo*Bi*Ni)、Ba*Sr*B（Mo*W*V)、Hg*Ba*Sr*B/(Bi*V*Mo*W)十组地球化学参数的比值，作为分带评价值。总体上多个分带指数变化趋势基本一致，从上部中段开始向下趋于减小→增大→减小→增大→减小→增大的复杂变化过程，分带评价值出现多个反转，表明了 1号矿体成矿的多期多阶段叠加成矿的复杂性，在下部有所增大的趋势也暗示了深部可能有盲矿的存在。

6）根据浓度分带等级，下部中段中，主成矿元素Ag平均含量达到中内带异常水平，Pb、Zn平均含量达到外带弱异常。前缘晕元素Ba、Sr、Hg平均含量均为外带弱异常，尾晕元素Mo、Co、V、Ni等则异常微弱或者没有异常。尾部中段前缘晕元素异常程度不高，推测盲矿存在的距离较远。

7）根据各项资料综合分析，建立了1号矿体构造原生晕叠加理想模式图（图2）。推测整个1号矿体存在多次叠加过程，最上部的已经被剥蚀，最下部的处于深部，其余均位于矿体中。从图中可以看出，上部中段中叠加结构较为清晰，近矿晕和前缘晕元素异常较强，同时也出现了前尾晕叠加，地球化学参数转折明显。尾部中段中前缘晕元素异常不大，也出现前尾晕叠加，地球化学参数也出现转折，但幅度不如上部中段强烈。鉴于尾部中段中前缘晕元素异常强度不高，推测深部可能有盲矿存在，存在距离可能较远。

4.2 2号矿体构造原生晕

2号矿体所属的6个中段，2-4755、2-4695、K68、K74、K38、K18、K10，沿构造裂隙的采集原生晕样品132件，测试了30种元素的含量后也进行了与1号矿体的相同的分析和计算，构建了2号矿体构造叠加晕理想模型，其有关特征是：

1）相关分析结果表明，与主成矿元素均成显著正相关的元素为Cu、As、Sb、Bi、Hg、Cd、B、Sn、Au、Mn；聚类分析结果显示，在较高的相似性水平上Pb、Ag、Zn、Cd、Sb被归为一类；因子分析结果中，方差贡献率最大的F1因子为Pb、Zn、Sb、Cd、Ag、(As)，数理统计分析结果整体上表明，这些元素与成矿作用关系密切。2号矿体聚类结果和因子分析结果与1号矿体之间都具有一定程度的相似性，但也表现出了明显差异。聚类中，在较高相似水平上，Cu和Sn没有出现。因子分析中Cu、Sn、B、Hg在F1因子中不再出现。表明2号矿体的成矿过程与1号矿体不同，推测为典型的低温热液成矿。

2）利用格里戈良分带指数计算法，得到2号矿体30种元素轴向分带序列（从上至下）：

Y-Hg-Zr-Se-Nb-Mo-Ga-Au-As-Sb-Cr-La-Co-Yb-Mn-V-Ba-Ni-Zn-Cd-Sn-Pb-Ag-B-W-Bi-Be-Sr-Ti-Cu。整体上看2号矿体的分带序列也较为复杂，高温元素在上中下部中段都有富集，可能与2号矿体附近有中高温作用形成的独立锡矿体（Sn-21）的成矿作用有关，两种成矿作用存在一定程度的叠加，造成高温元素在上中下均有富集的现象。近矿晕元素的分布较为均匀，基本集中在中部中段中。前缘晕元素Ba、B、Sr分布在分带序列的中下部，可能与深部成矿有关。

3）单矿体的成矿前缘晕指示元素为Hg、Ba、B、Sr，近矿晕指示元素为Pb、Zn、Cd、Ag、Cu、Sb、As，矿体下部及尾晕指示元素为Bi、Sn、W、Au、Mo、V、Co、Ni等元素。与传统意义上Sb、As作为前缘晕元素出现有所不同，由于这两种元素赋存矿物与其他地方有所不同以及与近矿元素有较高的相关性，认为其更接近近矿性质，但不排除作为低温热液前缘晕元素的可能性。

图3 夏塞银铅锌矿床2号矿体原生晕叠加理想模式图

4）主成矿元素Ag、Pb、Zn的衬度系数值变化规律基本一致，在各中段中均有一定程度富集。在中部中段富集程度高，平均含量达到中外带异常水平，在上部和下部中段富集趋势则减弱。典型近矿晕元素Cd、Sb、As的变化趋势与主成矿元素相似，中部中段平均含量也达到中外带异常水平。尾晕元素组合如Bi、Cu、Sn总体上表现为上部和下部中段富集，但平均含量未达到异常水平。在中部近矿中段的富集程度不高。前缘晕元素整体上在上部中段变化复杂，Hg在上部中段最富集，其平均含量达中外带异常水平，但下部中段则减弱。挥发性元素B和碱土金属元素Ba、Sr变化幅度不大，在上下中段中其平均含量均未达到异常水平，但在下部中段中有富集程度增加的趋势，可能指示深部盲矿存在。尾晕元素则变化复杂，各不相同，其他与成矿关系弱的元素则变化趋势微弱。

5）根据单一期次成矿作用划分的前缘晕元素和尾晕元素，计算了 Hg/V、Sr/W、B/Mo、Ba/Ni、Sr*B/(Mo*V)、Ba*Sr/(Mo*Co)、Hg*B/(Ni*Co)、Hg*Ba*B/(Mo*Bi*Ni)、Ba*Sr*B/（Mo*W*V)、Hg*Ba*Sr*B/(Ni*V*Mo*Co) 十组地球化学参数的比值，作为分带评价值。2号矿体分带评价值除个别外，整体上都较为平缓，转折趋势没有 1号矿体明显。整体上，上部中段变化幅度较小，向下到中部中段分带评价值减小或者不变，然后发生转折，到尾部中段增加，出现较大值。分带评价值发生由降低到增加的转折的区域都集中在中下部中段，表明了深部有成矿的可能性。

6）根据各项资料综合分析，建立了2号矿体构造原生晕叠加理想模式图（图4）。推测整个2号矿体存在三次叠加过程，第一个成矿过程位于最上部未采样中段中，遗留下了2-4755和2-4695中段中尾晕的特征；第二个成矿过程位于2号矿体中部中段，第三个成矿过程位于深部。从图中可以看出，2号矿体叠加结构较简单，没有1号矿体复杂。上部中段几乎没有叠加结构，前缘晕、近矿晕、尾晕都较为清晰，地球化学参数单调变化，没有明显转折。尾部中段中则出现叠加结构，前缘晕元素和尾晕元素共存，地球化学参数出现转折，可能说明深部有盲矿存在，但鉴于尾部中段中前缘晕元素异常强度多为外带异常，推测深部盲矿的存在距离较远。

5 深部找矿前景

图4 1号矿体原生晕与钻孔勘探对应图

图5 2号矿体原生晕与钻孔勘探对应图

在综合分析地层、岩浆岩和中段样品的数据基础上，结合各个元素的特征，得出了矿区30个元素的背景值。综合分析认为夏塞矿区原生晕找矿的主要指示元素：Ag、Pb、Zn、Cu、Sb、Hg、Cd、Sn，指示元素：Bi、W、B、As、Au、Co、Ni、Mn。单矿体的成矿前缘晕指示元素为Hg、Ba、B、Sr，近矿晕指示元素为Pb、Zn、Cd、Ag、Cu、Sb、As，矿体下部及尾晕指示元素为Bi、Sn、W、Au、Mo、V、Co、Ni等元素。

研究认为，1号矿体可能存在5次原生晕叠加过程，2号矿体存在3次原生晕叠加过程。结合研究数据和原生晕特点，1号矿体K1中段和2号矿体K10中段存在前缘晕元素的中外带异常，推测在K1中段以下和K10以下沿断裂带方向200m范围内可能存在隐伏矿体。

[1] 安国英. 危机矿山找矿的地球化学方法技术研究[D]. 中国地质大学（北京）矿物学岩石学矿床学, 2006.

[2] 李惠, 张国义, 禹斌. 金矿区深部盲矿预测的构造叠加晕模型及找矿效果[M]. 北京市: 地质出版社, 2006.

[3] 李惠, 张文华, 刘宝林, 等. 金矿床轴向地球化学参数叠加结构的理想模式及其应用准则[J]. 地质与勘探, 1999, (6):41～44.

[4] 连永牢，曹新志，张海安，胡夕鹏. 四川夏塞银铅锌矿床稀土元素地球化学特征[J ]. 中国稀土学报，2010, 28（6）：745～750.